基于紅外熱成像的TC4鈦合金光纖激光焊接接頭拉伸力學性能研究

彭 歡，段愛琴，杜學銘

（1.武漢理工大學材料科學與工程學院，武漢 430070；2. 中國航空制造技術研究院，北京 100024）

鈦合金具有比強度高、耐蝕、耐高溫等優異的綜合性能，光纖激光器是高速、大熔深焊接最適當的熱源之一[1]。鈦合金多用于航空航天構件，光纖激光焊接是其常用連接方式之一[2]。紅外熱成像技術通過紅外熱像儀可以將接收到的紅外波段的熱輻射能量轉換為電信號，圖像中的每一個點的灰度值與被測物體上該點發出并到達光電轉換器件的輻射能量相對應[3]。在常規靜力拉伸試驗中附加紅外熱像測量溫度場變化在國內外已有一些研究。楊宏偉[4]借助紅外熱成像技術觀測到了材料受到軸向拉伸應力時溫度變化的兩個階段，即彈性階段溫度下降，塑性階段溫度上升，吳廣賀[5]將根據熱彈性效應理論計算得到的理論值與采用紅外熱像法記錄的實際值相比，發現誤差在7%，Liu[6]則通過實時監測和分析試件表面顏色及熱點區域的變化對試件損傷演變進行了直觀準確的預測。

本文采用FLIR SC7000紅外熱像儀對鈦合金TC4及其光纖激光焊接接頭的拉伸過程進行拍攝，分析試樣溫度的演變過程，直觀地探究TC4母材及其光纖激光焊接接頭拉伸過程中的彈塑性變形，基于紅外熱像研究鈦合金TC4及其光纖激光焊接接頭受靜載軸向應力時的拉伸性能，其拉伸過程彈性階段表現出的應力集中現象可用于無損探測構件在受力狀態下的應力集中位置，進行失效預測及預防；……